阅读说明：本技术 一种采用ccd偏轴定位的激光加工设备及其双标记的激光加工方法 (Laser processing equipment adopting CCD (Charge coupled device) off-axis positioning and double-marking laser processing method thereof ) 是由 徐强 卢健新 黄河森 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种采用双CCD偏轴定位的激光加工设备,包括打标机本体和壳体；其特征在于,所述打标机本体上设有工作台,所述壳体内设有扫描部、第一CCD相机、第二CCD相机和驱动机构；所述扫描部通过升降构件与壳体形成连接；所述升降构件固定在所述壳体内部壁面上；所述扫描部以沿壳体竖直方向往复移动的方式设置在所述升降构件上；所述第一CCD相机和第二CCD相机分别以其照相路径与激光器发出的激光束偏轴的方式设置在所述壳体内两侧,且分别位于第一定位区、第二定位区上方；第一CCD相机的拍摄范围覆盖全部或部分第一定位区；所述第二CCD相机的拍摄范围覆盖全部或部分第二定位区；该设备结构简单,且CCD相机无需与扫描部同轴设置,具有低成本的优点。(The invention provides a laser processing device adopting double CCD (charge coupled device) eccentric positioning, which comprises a marking machine body and a shell, wherein the marking machine body is provided with a marking head; the marking machine is characterized in that a workbench is arranged on the marking machine body, and a scanning part, a first CCD camera, a second CCD camera and a driving mechanism are arranged in the shell; the scanning part is connected with the shell through a lifting component; the lifting component is fixed on the inner wall surface of the shell; the scanning part is arranged on the lifting component in a reciprocating manner along the vertical direction of the shell; the first CCD camera and the second CCD camera are respectively arranged on two sides in the shell in a mode that a photographing path of the first CCD camera and a laser beam emitted by the laser are off-axis and are respectively positioned above the first positioning area and the second positioning area; the shooting range of the first CCD camera covers all or part of the first positioning area; the shooting range of the second CCD camera covers all or part of the second positioning area; the device has simple structure, and the CCD camera does not need to be arranged coaxially with the scanning part, thereby having the advantage of low cost.)

一种采用CCD偏轴定位的激光加工设备及其双标记的激光加 工方法

技术领域

本发明涉及激光打标设备技术领域，特别是涉及一种采用CCD偏轴定位的激光加工设备及其双标记的激光加工方法。

背景技术

激光打标机现已广泛地应用在人们的生活中，现有的激光打标机大多利用振镜系统将激光束反射至物体上，通过振镜片的转动，引导激光束的轨迹，实现目标形状的打标或切割，但是由于振镜片是在一定角度旋转的，那就导致激光器发生的激光束的照射始终是在一个幅度范围内的，这就产生了一些问题，在打标物体为较薄的印刷品(如贺卡等)时，存在将其放歪的情况，使打标机在切割印刷品时，图案发生歪曲；歪斜的印刷品会影响打标的精度，产生不良品，在长时间的作业中，会产生很多不良品，影响效率。

在现有技术中，解决上述问题是通过一个高像素CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件，是一种半导体成像器件)器件，利用一个高像素CCD相机对加工物件拍摄清晰照，然后在照片内对加工物件的方位做图像识别，再对加工物件开始进行激光加工；但该技术方案需要于加工的激光扫描部同轴设置，非常难控制，技术实现难度较高；且高像素CCD相机价格高昂，增加激光打标设备的成本。

例如，中国专利公开号CN207547883U公开了一种CCD相机和振镜同轴扫描系统，包括有振镜头、准直器、光束合并座、振镜头、CCD工业相机和平场镜，所述准直器和CCD工业相机均安装在光束合并座上，所述光束合并座内设置有合并镜片，所述CCD工业相机的轴线与准直器射出的激光经合并镜片反射后的轴线同轴；光束合并座连接在振镜头的侧面，所述平场镜连接在振镜头的底面，所述振镜头内设置有振镜摆动镜片，所述振镜摆动镜片用于将准直器射出的激光全反射并射向平场镜。本发明利用CCD工业相机和准直器同轴的特性，CCD 工业相机定位范围也就是振镜扫描范围，完全对正激光的焊接点，保证激光焊接点的调整定位准确，提高焊接质量。该专利使用CCD相机和准直器同轴控制以实现定位，其存在如前述的技术问题，即难以控制CCD相机与扫描部同轴，以及成本过高的问题。

因此，针对现有技术中存在的技术问题，亟需提供一种结构简单，且CCD相机无需与扫描部同轴设置的低成本双CCD偏轴定位激光加工技术显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种采用双CCD偏轴定位的激光加工设备及使用双标记点的激光加工方法，该激光加工设备采用双 CCD相机对打标物的定点进行拍摄；两个CCD相机无需与扫描部激光束同轴设置，减小了技术难度，且对于大幅面的打标物，两个CCD相机分设对打标物不同区域进行拍摄后组合，操作上更简便。另外，低像素的CCD相机价格相对低廉。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种采用双CCD偏轴定位的激光加工设备，包括打标机本体和壳体；所述打标机本体上设有工作台，所述壳体内设有扫描部、第一CCD相机、第二CCD相机和驱动机构；所述工作台用于置放打标物；

所述驱动机构包括调节手轮、手动移动结构、驱动机构。

所述扫描部包括激光器；

所述工作台设有第一定位区和第二定位区；

所述扫描部通过升降构件与壳体形成连接；所述升降构件固定在所述壳体内部壁面上；所述扫描部以沿壳体竖直方向往复移动的方式设置在所述升降构件上；

所述第一CCD相机和第二CCD相机分别以其照相路径与激光器发出的激光束偏轴的方式设置在所述壳体内两侧，且分别位于第一定位区、第二定位区上方；

所述第一CCD相机的拍摄范围覆盖全部或部分第一定位区；

所述第二CCD相机的拍摄范围覆盖全部或部分第二定位区；

所述第一CCD相机、第二CCD相机均通过滑动构件与壳体形成连接，所述滑动构件与驱动机构连接，驱动机构控制滑动构件带动所述第一CCD相机、第二 CCD相机沿壳体宽度方向或壳体竖直方向往复移动；

具体的，第一CCD相机、第二CCD相机相对激光束偏轴设置，即激光出射口位于第一CCD相机与第二CCD相机之间。

所述滑动构件包括水平滑动构件和竖直滑动构件；所述水平滑动构件、竖直滑动构件均与第一CCD相机、第二CCD相机连接；

所述水平滑动构件包括固定座，所述固定座顶部设有固定横梁，沿固定横梁向下延伸设有两个分立的支撑柱，两个支撑柱底端连接有底座；所述底座设有多个滑槽；所述滑槽嵌合有相对滑槽往复滑动的移动块，所述移动块与第一CCD 相机固定连接；

所述竖直滑动构件包括外壳，轴体以及套设于轴体周侧且相对轴体滑动的连接臂；所述外壳与移动块连接，外壳两侧通透，轴体置于外壳内部，连接臂穿出外壳与第一CCD相机固定连接；

具体的，当所述驱动机构驱动水平滑动构件移动时，所述移动块沿滑槽移动，从而带动第一CCD相机沿壳体宽度方向往复移动(即第一CCD相机在水平方向上进行前后滑动)；

当所述驱动机构驱动竖直滑动构件移动时，所述连接臂沿轴体移动，从而带动第一CCD相机沿壳体竖直方向往复移动(即第一CCD相机在竖直方向上进行上下滑动)。

以上的，同理，由驱动机构驱动水平滑动构件，使第二CCD相机沿壳体宽度方向往复移动；由驱动机构驱动竖直滑动构件，使第二CCD相机沿壳体竖直方向往复移动。在此不赘述。

具体的，通过设置水平滑动构件、竖直滑动构件来实现第一CCD相机、第二 CCD相机的移动，当打标物的幅面较大时，若CCD相机处于较低的位置，其拍摄范围无法覆盖打标物，因此，需要通过竖直滑动构件来讲CCD相机升高，从而扩大CCD相机的拍摄范围以及调整CCD相机的焦距；当打标物的幅面较大，且升高 CCD相机后，其拍摄范围无法覆盖打标物，则可以通过水平滑动构件，使CCD相机通过滑动对打标物进行拍摄，从而拍到打标物的定点。

具体的，采用双CCD相机对打标物的定点进行拍摄，其原理是，通过两个CCD 相机分别对打标物的两个定点进行拍摄，形成照片发送至计算机；计算机根据带有两个定点的照片与其打标图案的标识点进行识别匹配，将打标图案的标识点配置为与两个定点重合；在工作台上倾斜放置的打标物，通过CCD相机拍摄打标物上分设的两个定点，再通过计算机软件根据当前定点的情况，将计算机打标图案的识别点扭曲至与两个定点匹配重合，然后进行打标作业，这样即使打标物是倾斜放置的，由于打标图案也经过扭曲，故打标出来的图案在打标物上是刚好的，符合理想的，不会在打标物上形成歪斜的图案，从而解决现有技术的问题，提高打标精度及良品率。

具体的，现有技术中，采用一个高像素的CCD相机来完成对打标物定点的拍摄，对于大幅面的打标物而言，一个CCD相机若要完成对定点的寻找，其相机的拍摄范围难以覆盖打标物，定点拍摄难度较大。且拍摄距离较远，打标机内部空间有限，与扫描部同轴设置的控制更难操作。因此，本技术方案采用两个低像素的CCD相机组合来完成对打标物的定点拍摄，两个CCD相机无需与扫描部激光束同轴设置，减小了技术难度，且对于大幅面的打标物，两个CCD相机分设对打标物不同区域进行拍摄后组合，操作上更简便。另外，低像素的CCD相机价格相对低廉，在设备的制造成本上，也能减少费用，有利于生产销售及应用。

以上的，所述固定横梁与壳体顶部连接。

优选的，所述滑槽具有三个，位于中间的滑槽设置为通透的滑槽，所述通透的滑槽用于贯穿螺丝钉，所述螺丝钉一端与移动块连接，另一端穿过通透滑槽与螺帽连接；以使所述移动块与底座的连接更为稳定，不容易脱落。

具体的，若滑槽不设置为通透的滑槽，仅使移动块与其嵌合，并在滑槽上移动；嵌合的结构使得移动块在移动过程中因受力不均存在发生脱离滑槽的情况，导致移动块与滑槽的连接结构不稳定；因此，通过螺丝钉贯穿滑槽将移动块锁在滑槽内，使得其结构更为稳定。

优选的，所述支撑柱设有与壳体侧壁连接的连接筋，使得固定座能够更为牢固的固定在壳体上。

优选的，所述底座底面连接有照明灯管。

所述升降构件设有两条并列设置的滑行导轨，以及与两条滑行导轨嵌合滑动设置的托盘；所述托盘与驱动机构连接，以使所述驱动机构驱动托盘沿两条滑行导轨滑动；所述扫描部固定安装在托盘上端面；

具体的，通过驱动机构驱动托盘沿滑行导轨运动，而使得扫描部可上下移动，满足用户实际的打标需求。

优选的，所述托盘上端面水平设置。

优选的，所述升降构件包括H型支撑架和托盘；所述H型支撑架包括与打标机本体连接的底部固定端，沿底部固定端向上延伸形成两条分立且平行并列的导轨柱，导轨柱上朝扫描部一侧设置有滑行导轨；导轨柱顶部端面连接有顶部横梁，所述顶部横梁与壳体连接；

所述H型支撑架还包括加固横梁，所述加固横梁的两端分别与两导轨柱的中部内壁面连接，且加固横梁两端垂直于导轨柱壁面。

具体的，由于扫描部的外壳是有钣金材质制成，一般而言，扫描部的重量较大。H型支撑架的结构设计，可以使得托盘托起扫描部在移动过程中，具有较为稳定的传送结构，结构设计更为稳定，能够达到平缓、稳定、安全的传送目的，保护扫描部的同时，也保证了激光的稳定性，提高了打标的精度。

以上的，所述托盘通过连接块与驱动机构连接；所述顶部横梁端面连接有驱动机构，所述驱动机构输出轴穿过顶部横梁与连接块连接。

本发明还提供了一种应用于如前述的采用双CCD偏轴定位的激光加工设备的双标记点的激光加工方法，包括前述的激光加工设备及计算机，所述计算机内存储有打标图案，且所述打标图案具有识别点；所述方法包括：

步骤S1：在打标物分别标记两个定点，分别为第一定点、第二定点；

步骤S2：将打标物置放于工作台，以使所述打标物第一定点位于第一定位区内，第二定点位于第二定位区内；

步骤S3：将所述第一CCD相机、第二CCD相机通过驱动机构驱动，调整至合适高度，以使第一CCD相机的拍摄范围覆盖位于第一定位区内的打标物，第二 CCD相机的拍摄范围覆盖位于第二定位区内的打标物；

步骤S4：启动所述第一CCD相机、第二CCD相机对打标物进行拍摄，并形成照片发送至计算机；

步骤S5：通过计算机软件识别照片的第一定点、第二定点与计算机预先存储的打标图案识别点的相对位置；若相对位置存在偏差，由计算机软件将打标图案的识别点配置为与第一定点、第二定点重合。

具体的，使用上述方法可以通过对打标物进行定点标记，通过CCD相机对带有定点的打标物进行拍摄，通过计算机软件对拍摄的定点照片与打标图案识别点进行匹配分析；如若打标物是倾斜放置的，则其拍摄的照片上的定点与打标图案的识别点存在偏差，计算机软件将打标图案识别点修改为与照片定点重合对应后，再进行打标，此时打标出来的图案在打标物上不会歪曲，不会因打标物歪斜放置而造成打标图案不准、偏移等问题。

本发明的有益效果：

本发明提供的激光加工设备，采用双CCD相机对打标物的定点进行拍摄，通过设置水平滑动构件、竖直滑动构件来实现第一CCD相机、第二CCD相机的移动；两个CCD相机无需与扫描部激光束同轴设置，减小了技术难度，且对于大幅面的打标物，两个CCD相机分设对打标物不同区域进行拍摄后组合，操作上更简便。另外，低像素的CCD相机价格相对低廉，在设备的制造成本上，也能减少费用，有利于生产销售及应用。

附图说明

图1为本发明提供的激光加工设备的结构示意图；

图2-4为本发明提供的激光加工设备的壳体内部结构示意图；

图5-6为本发明提供的激光加工设备的升降构件结构示意图；

图7为本发明提供的激光加工设备的H型支撑架结构示意图；

图8-10为本发明提供的激光加工设备的滑动构件的结构示意图；

图11为本发明提供的激光加工设备的固定座结构示意图；

图12为本发明提供的激光加工设备的竖直滑动构件结构示意图。

附图标记说明

1打标机本体，2壳体，3升降构件，4滑动构件；

11工作台，111第一定位区，112第二定位区；

21扫描部，22第一CCD相机，23第二CCD相机，24驱动机构；211激光器， 211a激光束；

31H型支撑架，32托盘，33连接块，311底部固定端，312导轨柱，312a 滑行导轨，313顶部横梁，314加固横梁；

41水平滑动构件，411固定座，4111固定横梁，4112支撑柱，4112a连接筋， 4113底座，4114滑槽，4115螺丝钉，4116移动块，4117照明灯管；

42竖直滑动构件，421外壳，422轴体，423连接臂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1～12所示，本实施例提供了一种采用双CCD偏轴定位的激光加工设备，包括打标机本体1和壳体2；所述打标机本体1上设有工作台11，所述壳体2 内设有扫描部21、第一CCD相机22、第二CCD相机23和驱动机构；所述工作台 11用于置放打标物；

所述驱动机构包括调节手轮(图未示出)、手动移动结构(图未示出)、驱动电机24。

所述扫描部21包括激光器211；所述工作台11设有第一定位区111和第二定位区112；

所述扫描部21通过升降构件3与壳体2形成连接；所述升降构件3固定在所述壳体2内部壁面上；所述扫描部21以沿壳体2竖直方向往复移动的方式设置在所述升降构件3上；

所述第一CCD相机22和第二CCD相机23分别以其照相路径与激光器211发出的激光束211a偏轴的方式设置在所述壳体2内两侧，且分别位于第一定位区 111、第二定位区112上方；

所述第一CCD相机22的拍摄范围覆盖全部或部分第一定位区111；

所述第二CCD相机23的拍摄范围覆盖全部或部分第二定位区112；

所述第一CCD相机22、第二CCD相机23均通过滑动构件4与壳体2形成连接，所述滑动构件4与驱动机构连接，驱动机构控制滑动构件4带动所述第一 CCD相机22、第二CCD相机23沿壳体宽度方向或壳体竖直方向往复移动；其中，由调节手轮(图未示出)控制CCD相机在竖直方向上往复移动；由手动移动结构控制CCD相机在滑槽内滑动实现在水平方向上的移动。

具体的，第一CCD相机22、第二CCD相机23相对激光束211a偏轴设置，即激光出射口位于第一CCD相机22与第二CCD相机23之间。

所述滑动构件4包括水平滑动构件41和竖直滑动构件42；所述水平滑动构件41、竖直滑动构件42均与第一CCD相机22、第二CCD相机23连接；

所述水平滑动构件41包括固定座411，所述固定座411顶部设有固定横梁 4111，沿固定横梁4111向下延伸设有两个分立的支撑柱4112，两个支撑柱4112 底端连接有底座4113；所述底座4113设有三个滑槽4114；位于中间的滑槽4114 设置为通透的滑槽，所述通透的滑槽用于贯穿螺丝钉4115，所述螺丝钉4115一端与移动块4116连接，另一端穿过通透滑槽与螺帽连接；以使所述移动块4116 与底座4113的连接更为稳定，不容易脱落。

若滑槽4114不设置为通透的滑槽，仅使移动块4116与其嵌合，并在滑槽4114 上移动；嵌合的结构使得移动块4116在移动过程中因受力不均存在发生脱离滑槽4114的情况，导致移动块4116与滑槽4114的连接结构不稳定；因此，通过螺丝钉4115贯穿滑槽4114将移动块4116锁在滑槽内，使得其结构更为稳定。

所述滑槽4114嵌合有相对滑槽往复滑动的移动块4116，所述移动块4116 与第一CCD相机22固定连接；

所述竖直滑动构件42包括外壳421，轴体422以及套设于轴体422周侧且相对轴体滑动的连接臂423；所述外壳421与移动块4116连接，外壳421两侧通透，轴体422置于外壳421内部，连接臂423穿出外壳421与第一CCD相机22 固定连接；当所述驱动机构驱动水平滑动构件41移动时，所述移动块4116沿滑槽4114移动，从而带动第一CCD相机22沿壳体宽度方向往复移动(即第一CCD 相机22在水平方向上进行前后滑动)；

当所述驱动机构驱动竖直滑动构件42移动时，所述连接臂423沿轴体422 移动，从而带动第一CCD相机22沿壳体竖直方向往复移动(即第一CCD相机22 在竖直方向上进行上下滑动)。

以上的，同理，由驱动机构驱动水平滑动构件41，使第二CCD相机23沿壳体宽度方向往复移动；由驱动机构驱动竖直滑动构件42，使第二CCD相机23沿壳体竖直方向往复移动。在此不赘述。通过设置水平滑动构件41、竖直滑动构件42来实现第一CCD相机22、第二CCD相机23的移动，当打标物的幅面较大时，若CCD相机22、23处于较低的位置，其拍摄范围无法覆盖打标物，因此，需要通过竖直滑动构件来讲CCD相机升高，从而扩大CCD相机的拍摄范围以及调整CCD相机的焦距；当打标物的幅面较大，且升高CCD相机后，其拍摄范围无法覆盖打标物，则可以通过水平滑动构件，使CCD相机通过滑动对打标物进行拍摄，从而拍到打标物的定点。

在本实施例中，所述固定横梁4111与壳体2顶部连接。所述支撑柱4112设有与壳体2侧壁连接的连接筋4112a，使得固定座411能够更为牢固的固定在壳体2上。所述底座4113底面连接有照明灯管4117，照明灯管4117可用于打标机内部照明，有利于用户观测工作台。

在本实施例中，所述升降构件3包括H型支撑架31和托盘32；所述H型支撑架31包括与打标机本体1连接的底部固定端311，沿底部固定端311上端面向上延伸形成两条分立且平行并列的导轨柱312，导轨柱312上朝扫描部21一侧设置有滑行导轨312a；导轨柱312顶部端面连接有顶部横梁313，所述顶部横梁313与壳体2连接；所述托盘32与两条滑行导轨312a嵌合滑动设置，所述托盘32与驱动电机24连接，以使所述驱动电机24驱动托盘32沿两条滑行导轨 312a滑动；所述扫描部21固定安装在托盘32上端面；所述托盘32上端面水平设置。具体的，通过驱动电机24驱动托盘32沿滑行导轨312a运动，而使得扫描部21可上下移动，满足用户实际的打标需求。

所述H型支撑架31还包括加固横梁314，所述加固横梁314的两端分别与两导轨柱312的中部内壁面连接，且加固横梁314两端垂直于导轨柱312壁面。

具体的，由于扫描部21的外壳是有钣金材质制成，一般而言，扫描部21的重量较大。H型支撑架31的结构设计，可以使得托盘32托起扫描部21在移动过程中，具有较为稳定的传送结构，结构设计更为稳定，能够达到平缓、稳定、安全的传送目的，保护扫描部21的同时，也保证了激光的稳定性，提高了打标的精度。

更为具体的，所述托盘32通过连接块33与驱动电机24连接；所述顶部横梁313端面连接有驱动电机24，所述驱动电机24输出轴穿过顶部横梁313与连接块33连接。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。